工业机器人产业将引领"中国智造"

文章来源:网络转载 发布时间:2012-08-14
如今,全球工业机器人的安装量以每年十几万台的速度递增,机器人产业本身正发生着怎样的故事?机器人产业又会把"中国制造"带向何方?

人类对“创造出一种代替人完成各种工作的机器人”的设想与追求已延续数千年。

1920年,捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中,创造出“机器人”一词。在他的笔下,这个机器人可以不吃饭,却能不知疲倦地工作。

20世纪50年代,人类梦想成真,世界第一台工业机器人的诞生,自此,机器人产业大踏步向前发展,把人类从繁重的劳作中逐渐解放出来。

如今,全球工业机器人的安装量以每年十几万台的速度递增,机器人产业本身正发生着怎样的故事?机器人产业又会把“中国制造”带向何方?

工业机器人,就在我们身边

2012年5月底,赫尔辛基市卡佩里特达斯艺术中心Pannuhalli馆内上演着这样一场特殊的演出:两台工业机器人与两位舞蹈家合作演出现代舞“人机界面”。工业机器人的动作既不乏机械的精确,又十足模仿人类,看上去与生命体一样充满灵性,舞技几乎不在人类之下。翩然起舞的工业机器人来自ABB公司,ABB最新研发的SafeMove技术使得人类可以安全地身处工业机器人的工作区域内,也就有了人机相拥而舞的奇妙画面。

再来看另一个画面,美国纽约曼哈顿的Yotel酒店大堂,一位名叫“Yobot”的“行李员”每天24 小时上班,“他”照管着大堂里一间玻璃房内117个储物柜,用独特而有趣的方式为客人提供行李存取服务(见右图)。 “Yobot”已然是酒店的服务明星,更是吸引旅客和行人驻足。这名好员工就是ABBIRB 6640关节臂工业机器人,它臂展长3米、有效载荷60公斤,通常被用于重型物料搬运,而类似“行李员”这样的应用在全球尚属首次。

ABB机器人中国区负责人李刚告诉记者,我们通常所说的工业机器人不是仿人形的机器人,而是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的自动化装备。

在大多数人的概念中,作为高精尖的技术产物,工业机器人总是出现在枯燥、危险的工作环境里,伴随着冰冷、单调的工业生产线,机械地摆动着“肢体”。但事实上,工业机器人远比我们想象的更贴近生活。随着生产力的发展,自动化需求的提高,工业机器人的应用已深入各行各业的“毛细血管”,透过生硬的由数字和字母组成的代码,每个机型的背后是活生生的劳作,机器人伙伴正默默无闻地关爱着人类健康美好生活的每一天。

iPhone的金属元件由机器人打磨?机场行李分拣由机器人完成?机器人在图书馆担任图书管理员?机器人能当演唱会嘉宾、能演好莱坞大片?……这些都已成为现实,不夸张地说,人类每天的衣食住行都已经离不开工业机器人了。从食品饮料、3C消费电子品、建筑家居,到汽车、航空航天、铁路轨道交通,再到太阳能、风能等等,工业机器人在各行各业从事着焊接、搬运、装配、喷涂、修边、拾料、包装、堆垛和上下料等繁重的工作。

在李刚的描述中,我们和机器人的接触无比美妙:当你搭乘电梯时,机器人正为你的上上下下提供安全保障;当你和同事在下午茶时间品尝香醇咖啡时,你可能不知道这一杯美味也源自机器人的“调制”,机器人的咖啡包装工艺已被广泛应用于各大厂商的咖啡生产;当你打开笔记本电脑,你可能也不知道是机器人为你的电脑“添色增彩”,全球80%以上的笔记本电脑外壳由ABB机器人负责喷涂;还有,苹果公司产品iPod里的焊接系统也是由ABB机器人完成的……

作为现代工业领域不可或缺的重要装备和手段,机器人已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。从工业机器人密度 (制造业中每万名生产工人占有的机器人数量)来看,我国的机器人市场远未达到发达水平。在绝对数量上,中国的机器人数量仅为日本的18%、德国的35%;在工业机器人应用最多的汽车产业,每万名工人中机器人数量只有90台,而日本有1600多台,美国有800多台。

中国市场的空间很大,发展速度也很快。在劳动力成本上升,技术要求提高,机器人成本下降等多重因素作用下,近年来,越来越多的机器人在“中国制造”中担纲“主角”。数据显示,2000年,我国工业机器人的拥有量只有约3500台,而到2010年底,我国工业机器人的装机量已达到5.23万台,同一年,中国工业机器人年度供应量排在全球第三,销售量1.5万台,同比增长171%。

作为世界上最大的制造业国家,“中国增长”对机器人产业意义重大。根据IFR(国际机器人联盟)的研究,到2014年,全球每年新安装工业机器人将达到16.67万台,届时我国的工业机器人年装机量将超过日本,达到近3.2万台,将占到世界总量的20%。

种种迹象表明,中国正处在机器人产业井喷式发展的前夜。业内人士认为,机器人产业将是继汽车、计算机之后出现的新兴的大型高技术产业,“十二五”期间,我国工业机器人的需求量将以每年15%-20%的速度增长。

机器人生产机器人

“中国增长”让全球领先的工业机器人巨头都把目光投向这块土地,不约而同的是,总部在瑞士的ABB、日本的FANUC(发那科)、日本的YASKAWA(安川电机)、德国的KUKA(库卡)都将其中国总部设在上海。目前,这四家企业在中国市场占有率总共达到八成以上,前三家在全球的机器人销量都突破了20万台。

发那科可以说是最早进入中国的机器人企业,1997年,发那科通过合资的方式与上海电气联合成立了上海发那科机器人有限公司,自此,发那科机器人开始广泛服务于中国的汽车、信息技术、电子仪表、医药、金属加工、重工、机床、食品包装等行业。

最让这家领军企业引以为豪的是,发那科是世界上唯一提供集成视觉系统的机器人企业,也是全球唯一一家能提供0.5公斤到1.35吨负重的系列产品的机器人企业,其日本工厂更是全世界唯一由机器人来生产机器人的地方。有着强大的技术背景,上海发那科的实力不容小觑。企业成立至今,年复合增长率达到60%。 2011年,发那科在国内的销量达到3400台/年,销售额达到20亿元,发那科由此成为中国工业机器人市场的第一品牌。

“国内制造业的每个领域,都有顶尖企业在使用发那科机器人。 ”虽说企业今时不同往日,但上海发那科机器人有限公司总经理钱晖至今仍记得初创时期的艰难,企业1998年正式投入运营,第一个产品是一台运用于玻璃生产的机器人。那个岗位工作环境恶劣,并不适宜工人工作,机器人则完全可以胜任,引入机器人后,产品的良品率也从原来的30%一下子提升到90%。可由于使用机器人在当时还很“新潮”,这台机器人也是企业那年接到的唯一一笔订单。

据钱晖介绍,机器人应用于制造业,最早始于美国的汽车工业。目前,美国60%的工业机器人用于汽车生产,全世界用于汽车生产的工业机器人也达到总量的40%左右。在国内,汽车行业也是机器人应用最多的领域。不过,近些年随着国内制造业的快速发展,不同行业对机器人的需求也越来越多元化。为了适应市场,发那科研发出多款机器人之“最”。如世界上最小且速度最快的机器人M-1iA、世界上最迷你喷涂机器人PaineMate,还有曾在上海世博会大展风采的负载可达1350公斤的世界上最大的机器人M- 2000iA。发那科的研发人员还致力于给机器人制造“视觉”、“触觉”,让他们的工作能力在细微之处更加接近人类。

不过,钱晖坦言,“以汽车自动化应用为例,国产机器人与国际先进水平有着十年左右的差距”。对于存在的差距,他也有着自己的认识角度:“有人说我们很像驯兽师,可我们更希望自己是国内工厂机器人化的推动者。 ”

“机器娃”本地化

ABB是另一家处于全球领导者地位的机器人供应商。1974年,ABB研发出了全球首台全电动微处理控制机器人,结束了液压和气动机器人的历史。如今,ABB已在全球生产、安装机器人超过20万台,主要服务于汽车、塑料、金属加工、铸造、3C电子消费、制药、食品饮料、太阳能等行业。

在“ABB机器人”的新浪微博上,“机器娃”这样介绍自己的“身世”:1974年生于瑞典,属虎,38 岁,风华正茂的高富帅一枚。 1994年带着一颗火热的心来到中国上海打拼。目前定居于上海康桥,业务范围工业机器人,出没于可口可乐、欧莱雅、阿斯顿马丁、联合利华等企业。

ABB机器人业务在中国大致经历了 “四步走”:1994年,ABB机器人部在上海成立,成为了最早进入中国市场的跨国企业;2005年,ABB在上海建起了国际领先的机器人生产线,开始本地化生产;同年设立全球性机器人研究中心;ABB机器人总部于2006年4月落户上海;2009年,迁址浦东康桥工业园区,上海成为ABB机器人全球生产基地,集本地生产、研发、销售、物流等于一体,全面服务中国本地市场及全球客户。

李刚介绍说,ABB是目前唯一一家在中国真正实现了本地研发、本地生产的跨国企业。 ABB国内研发团队研发的3款机器人产品,有着相当高的技术含量,它们分别是被称作“中国龙”的ABB最小的机器人IRB 120、全球最快的码垛机器人IRB 460以及全新中空臂弧焊机器人IRB 1520ID。据了解,全球最快的码垛机器人操作节拍最高可达每小时循环2190次,运行速度比同类常规机器人提升15%。

在中国扎下根来的ABB对工业机器人的发展、对中国市场都充满信心,李刚表示,从近几年世界各大机器人制造商推出的产品来看,工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化方向发展。 ABB做好了应对新趋势的准备,也做好了迎接中国工业机器人市场黄金期到来的准备。

除了领军的外资企业,还值得一提的是,围绕着发那科、ABB们,上海已形成了一定的产业氛围和集聚效应,培养了一批集成服务商和部件供应商。统计显示,目前上海直接从事机器人生产与服务的企业有几十家,近几年成立的较多,遍布于产业链的各个环节。

机器人“中国智造”

发那科创始人稻叶清右卫门曾说:“日本制造业将被智能机器人改变,不仅能够使生产成本低于中国制造,而且这种机器人还无法轻易仿造。 ”从某种程度来看,先进的机器人确实难以仿造,如在汽车和电子领域,外企生产的机器人垄断了市场,本土企业难以进入。但换一个角度看的话,中国市场巨大,又处在快速增长期,受制于产能和其他一些因素,不少中低端需求外企无法满足,而这就恰恰是技术相对落后的中国企业进入市场的一个机会。中国机器人企业可以快速切入细分市场,以产业应用带动核心技术研发,进而再向中高端市场拓展。

“上海市科技小巨人企业”上海沃迪自动化装备股份有限公司走的就是这样一条路,他们的第一步就是研发适合我国企业需求的机器人。如果说发那科、ABB的机器人已经是“中国制造”,那么沃迪牌机器人则是“中国智造”的产物。

沃迪公司成立于1999年,一开始主营国外机械设备引进代理,2006年开始着手机器人研发,2009年推出第一款机器人产品。公司机器人事业部总经理童上高告诉记者,“沃迪是上海唯一一家自主研发工业机器人的民营企业,目前技术水平国内领先,我们的目标是打造国际一流的机器人企业”。

自主知识产权可以说是沃迪的核心竞争力,在3年多的时间里,沃迪投入研发经费约7000万元,换来的成果是:已申请机器人相关实用新型及发明专利40余项;发表高级别科研论文10多篇;参与多项机器人相关国家标准编制。

在技术领域已经取得了不少突破,但童上高坦言,拿企业的主打产品码垛机器人来说,“我们与国际水平还有5%左右的差距”。 5%具体体现在哪?童上高说,表面上看就是应用在饲料生产线上,一小时搬运1000包和搬运1050包的差别,而在故障率、耗电量等指标上,沃迪机器人与进口设备可以说不相上下。当然,在对精度要求较高的汽车和电子领域,国产机器人的差距要更大一些。

虽然性能差距客观存在,但国产机器人的性价比还是比国外产品高出不少。童上高认为性价比体现在两个方面:一是价格,国内知名企业新希望集团原先使用进口机器人,装机量累计已达约50台,今年开始,企业引入20多台沃迪机器人,核算下来,在完成同样工作量的情况下,每台的成本比进口机器人至少减少15%以上,而使用效果并没有大的差别;二是服务,服务包括了响应时间、机器人与原先设备的对接能力等等,目前,沃迪的能力是2个月交货,1-2周安装调试,还可以根据生产线的不同需求最快给出解决方案。

这或许也解释了为什么沃迪机器人打开市场的速度越来越快。 2009年,沃迪只卖出了4台机器人,而现在,沃迪牌机器人已在国内100多家企业应用,红牛、燕京啤酒(000729,股吧)、今麦郎、中粮、中石化等都是沃迪的客户。 “去年的销售额是3250万元,今年的销售目标定在8000万销售额。”童上高判断,从上半年情况来看,这一目标不难达成。虽然上半年中国的实体经济遭遇了很大的困难,但在机器人产业,我们似乎看不到丝毫“萧条”。据童上高透露,今年上半年整个行业情况都比较好,需求量大,沃迪的订单更是来不及做。为此,沃迪在2012年初投入使用新工厂正开足马力,配套设施完善后产能将得到大幅提升,预计2014年码垛机器人的产量能达到1000台/套。

应用渐入佳境,沃迪的研发也没有停步,据悉,沃迪目前正在着力研发精度更高、速度更快的工业机器人,童上高告诉记者:“ABB、发那科都很关注我们的动态,我们的产品对它们的冲击还是非常大的。 ”

助力“中国制造”转型升级

工业机器人在许多生产领域的实践证明,其在提高生产自动化水平,提高劳动生产率、产品质量及经济效益,改善工人劳动条件等方面,确实起着难以替代的作用。

IFR在总结“投资机器人的十大理由”时这样写道:机器人能够扩大产量;降低运营成本;提高产品质量;增强工作场所健康安全性;增强生产柔性;减少原料浪费、提高成品率;降低人员流动率、缓解招工压力;节省宝贵的生产空间;降低投资成本(存货、在制品成本);提高员工工作质量。

根据发那科的测算,1台机器人一般可以完成6-8个工人的工作量,通常情况下,两年左右可收回投资。钱晖还向记者解释了柔性生产的好处,他说,机器人与一般自动化生产流水线的最大区别就在于柔性生产,机器人的灵活度高,可以根据生产需求快速调整,有时只需要重新编程即可完成生产切换,而对于传统流水线来说,一旦生产内容有变化,很可能整条流水线就得“报废”。因此,在工业机器人的辅助下,企业的产品改型能大大加快。

世界上最大的压缩机生产商之一上海日立电器是发那科机器人大展身手的地方,钱晖介绍说,1993年起,日立就尝试在流水线作业中使用机器人,如今工厂里已有34台发那科标志性的黄色机器人。根据计划,今年底,这一数字会达到78台,而到2015年,工厂里的“机器人编队”要增加到180台。

不仅仅是机器人的好处被广泛认可,另一方面,随着用工荒难题愈发难解,机器工人也从“备选”成为了“必选”。今年早些时候,全球最大的代工厂富士康表示将在未来三年引进100万台机器人替代人工,这无疑是产业最前沿的声音。而在我们身边,一些中小规模的企业也开始“吃螃蟹”,并很快尝到了甜头。

浙江省桐乡市的浙江华腾牧业有限公司是一家从事配合饲料加工、销售和饲料原料贸易的农业企业,公司规模并不大,有100多名员工,2011年实现产值近亿元。在华腾牧业的生产车间里,一台机器人特别引人注意,这台机器人不停地移动伸展手臂,将一包包沉重的货物,轻松搬运到指定地点,并码放整齐。董上高至今记得这家企业决定引进工业机器人的那个下午,“我们2点多到达工厂,和老板谈到6点多,老板就拍板了”。在他看来,招工难、用工成本高是促使企业迫切引进机器人的最大原因。

饲料的搬运极费人力,工作效率低,“去年引进了沃迪全自动机器人码垛系统后,工人劳动强度降了下来,企业的人工、管理成本也降了下来”。华腾牧业副总经理姚振强给记者算了一笔账,整个生产线每班节约了劳动强度最大的4名员工,一天三班也就节约了劳动强度最大的12名员工,每名员工按3万元年薪计算,可以为公司节约36万元工资成本。此外,2011年年初至今,企业员工流失率明显减少。同时,自动化程度的提高使得生产效率不断提高,将节约下来的熟练工调到其他岗位,可年增加产值500万元,增加利税53万元。与之相比,显得微不足道的是这台机器人的成本,大约在50万元左右。

这样的企业不在少数,2011年广东穗丰面粉开始包装技术改造,一次性引进沃迪全自动机器人码垛系统5台/套。可以预见,中国制造正处在转型升级的关键节点上,而工业机器人将在转型升级过程中扮演越来越重要的角色。

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